DE102007032201A1

DE102007032201A1 - Endoskop

Info

Publication number: DE102007032201A1
Application number: DE102007032201A
Authority: DE
Inventors: Volkmar Dr. Freystein; Tim-Oliver Kern
Original assignee: Schoelly Fiberoptic GmbH
Current assignee: Schoelly Fiberoptic GmbH
Priority date: 2007-07-11
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2009-01-15
Anticipated expiration: 2027-07-12
Also published as: JP2009018165A; US20090030283A1; DE102007032201B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Endoskop (1) mit einem Handgriff (5) und einer daran auswechselbar anschließbaren Sonde (2), wobei in dem Handgriff (5) ein Abbildungssystem (40) mit einer Abbildungsoptik (29) und eine Beleuchtungseinrichtung (32) angeordnet sind, wobei der Handgriff (5) an seinem distalen Ende eine Kupplung (4) zum Ankoppeln der Sonde (2) aufweist und wobei die auswechselbare Sonde (2) mit einem Bildleitfaserbündel (8) und einem Lichtleitfaserbündel ausgestattet ist. Das erfindungsgemäße Endoskop ist dadurch gekennzeichnet, dass der Handgriff (5) im Kupplungsbereich eine Auflageendfläche (27) aufweist, die einen festgelegten Abstand zum Abbildungssystem (40) hat, dass das Sonden-Bildleitfaserbündel (8) eine zur Handgriff-Auflageendfläche (27) planparallele Sonden-Auflageendfläche (12) aufweist, dass an der Kupplung (4) eine Spannvorrichtung zur longitudinalen Positionierung der Sonde (2) gegenüber dem Handgriff (5) angeordnet ist und dass in Spannstellung der Kupplungs-Spannvorrichtung die Sonden-Auflageendfläche (12) auf der Handgriff-Auflageendfläche (27) aufliegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Endoskop mit einem Handgriff und einer daran auswechselbar anschließbaren Sonde, wobei in dem Handgriff ein Abbildungssystem mit einer Abbildungsoptik und eine Beleuchtungseinrichtung angeordnet sind, wobei der Handgriff an seinem distalen Ende eine Kupplung zum Ankoppeln der Sonde aufweist und wobei die auswechselbare Sonde mit einem Bildleitfaserbündel und einem Lichtleitfaserbündel ausgestattet ist.
Endoskope mit auswechselbaren Sonden sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise ist aus der deutschen Patentschrift DE 197 155 10 C2 ein Endoskop mit einer Kupplungseinrichtung zwischen einem Endoskop und einem Kameramodul bekannt, die ein Trennen der beiden Teile erlaubt. Diese Kupplungseinrichtung weist an einem Teil eine Ringnut und am anderen Teil einen Riegel zum Eingreifen in die Ringnut auf. Das Endoskop weist eine Fokussiereinrichtung mit einem Stellring zur Fokussierung auf, um nach einem Endoskop- bzw. Kameramodul-Wechsel die Abbildungsoptik fokussieren zu können. Dazu weist die Fokussiereinrichtung bewegliche Linsen auf, was einen entsprechenden Aufwand und Kosten erfordert. Darüber hinaus besteht die Gefahr, im Betrieb den Fokus versehentlich zu verstellen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Endoskop zu schaffen, das bei einem Sonden-Wechsel keine Fokussierung benötigt und daher in der Handhabung einfacher und sicherer ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Handgriff im Kupplungsbereich eine Auflageendfläche aufweist, die einen festgelegten Abstand zum Abbildungssystem hat, dass das Sonden-Bildleitfaserbündel eine zur Handgriff-Auflageendfläche planparallele Sonden-Auflageendfläche aufweist, dass an der Kupplung eine Spannvorrichtung zur longitudinalen Positionierung der Sonde gegenüber dem Handgriff angeordnet ist und dass in Spannstellung der Kupplungs-Spannvorrichtung die Sonden-Auflageendfläche auf der Handgriff-Auflageendfläche aufliegt.
Durch die in Spannstellung auf der Handgriff-Auflageendfläche aufliegende Sonden-Auflageendfläche befindet sich die Sonde in einer eindeutig festgelegten Lage gegenüber dem Handgriff-Abbildungssystem, insbesondere der Abbildungsoptik. Die Sonde kann also schon bei der Herstellung auf den festen Fokuspunkt der Auflageendfläche ausgelegt werden, so dass beim Ankoppeln der Sonde an den Handgriff keine Fokussierung mehr notwendig ist. Es ist daher möglich, auf eine Fokussiereinrichtung im Handgriff oder der Sonde zu verzichten, wodurch die Herstellung kostengünstiger und einfacher wird. Zudem ist der Sonden-Wechsel schneller und einfacher durchführbar und im Betrieb kann der Fokus nicht versehentlich verstellt werden. Durch die Spannvorrichtung wird die Kupplung verriegelt und verhindert dadurch ein versehentliches Lösen der Sonde.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Kupplung eine Einsteckrastverbindung auf, wobei vorzugsweise symmetrisch an der Kupplung angeordnete Rasthaken in eine Ringnut im Sondengehäuse eingreifen. Dadurch wird die Sonde beim axialen Zusammenstecken bereits am Handgriff gehalten und durch die Spannvorrichtung dann zusätzlich positioniert.
Bevorzugt weist die Spannvorrichtung am Aussenumfang des proximalen Endes der Kupplung ein Spanngewinde auf, das in eine mit dem Handgriff-Gehäuse verbundene Gewindebuchse eingreift. Dadurch lässt sich die Kupplung durch eine einfache Drehung in die Spannstellung überführen. Beispielsweise ist das Gewinde so ausgelegt, dass eine Viertelumdrehung reicht, um die Spannstellung zu erreichen.
In einer zweckmäßigen Ausführung der Erfindung ist an der Kupplung ein abnehmbarer Zentrieradapter vorgesehen, der die Sonde verdrehsicher gegenüber dem Handgriff ausrichtet und nach Entfernen die Reinigung der Handgriff-Innenseite erheblich erleichtert. Der Zentrieradapter kann dabei als kostengünstiges Kunststoffteil gefertigt sein, oder auch aus einem beliebigen anderem geeigneten Material hergestellt werden.
Die Ausrichtung der Auflageendflächen ist primär auf die Verbindung zwischen Sonden-Bildleitfaserbündel und Handgriff-Abbildungssystem ausgelegt, um im Bildübertragungsbereich ohne Fokussierung auszukommen. Um die exakte Anlage der beiden Auflageendflächen der Bildübertragung sicher zu stellen, ist die Handgriff-Beleuchtungseinrichtung zweckmäßigerweise in longitudinaler Richtung beweglich gelagert und wird durch eine Feder gegen die Sonden-Auflageendfläche gedrückt. Ein gegebenenfalls in der Trennebene vorhandener Versatz kann dadurch ausgeglichen werden und wirkt sich nicht auf die präzise Anlage der Bildübertragungs-Auflageendflächen aus.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Sonde eine Bildleitfaserbündelbuchse zur Aufnahme des proximalen Endes des Sonden-Bildleitfaserbündels aufweist und das proximale Ende der Bildleitfaserbündelbuchse planparallel zur Auflageendfläche des Sonden-Bildleitfaserbündels liegt. Die Bildleitfaserbündelbuchse vergrößert die Auflagefläche der Sonden-Auflageendfläche und verbessert damit die Planarität zu der Handgriff-Auflageendfläche. Darüber hinaus kann das Bildleitfaserbündel erst nach dem Einführen in die Bildleitfaserbündelbuchse zusammen mit dem Lichtleitfaserbündel plan auf die Endfläche der Bildleitfaserbündelbuchse geschliffen werden, so dass auch hier die Planarität optimiert wird.
Durch die planen Auflageendflächen können zudem die Bild- und Lichtleitfaserbündelendflächen einfacher gereinigt werden, da einfach die gesamte Auflageendfläche abgewischt werden kann.
In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung, weist das Abbildungssystem im Strahlengang der Abbildungsoptik einen Bildsensor auf, der das Sonden-Bild direkt in elektrische Signale wandelt. Selbstverständlich ist es auch möglich anstelle des Bildsensors ein Okular zur direkten Betrachtung vorzusehen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen oder aus Kombinationen der einzelnen Merkmale ergeben.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Explosionsansicht eines Endoskops,
2 eine Schnittansicht der Einzelteile einer Wechsel-Sonde für ein Endoskop,
3 eine teilgeschnittene Ansicht des Handgriffs mit Kupplung und Zentrieradapter in demontiertem Zustand,
4 eine teilgeschnittene Ansicht eines zusammengebauten Endoskops,
5 eine vergrößerte Detailansicht im Trennbereich zwischen Handgriff und Sonde, und
6 eine Explosionsdarstellung der Kupplungsteile.
In 1 ist ein im Ganzen mit 1 bezeichnetes Endoskop gezeigt. Das Endoskop 1 ist im wesentlichen in vier Funktionsgruppen unterteilt: eine auswechselbare Sonde 2, ein Zentrieradapter 3, eine Kupplung 4 und einen Handgriff 5.
Wie in 2 zu sehen, weist die Sonde 2 ein inneres Trägerteil 6 auf, in dem Aufnahmebohrungen 37, 38 für ein Lichtleitfaserbündel und ein Bildleitfaserbündel 8 angeordnet sind. Das Lichtleitfaserbündel (nicht gezeigt) wird in einer Lichtleitfaserbündelbuchse 7 gehalten, während das Bildleitfaserbündel 8 in der Bildleitfaserbündelbuchse 9 geführt wird. Das innere Trägerteil 6 ist in eine Innenhülse 10 eingesetzt und bildet mit diesem eine Sondeneinheit, die in ein Sondengehäuse 11 eingesetzt werden kann.
Ein wesentlicher Vorteil der Sondeneinheit ist, dass sie vor dem Einsetzen in das Sondengehäuse 11 bearbeitet werden kann. So ist es möglich das Licht- und Bildleitfaserbündel 8 zusammen mit der Licht- 7 und Bildleitfaserbündelbuchse 9 planzuschleifen um so eine Sonden-Auflageendfläche 12 mit guter Oberflächengüte und Planarität zu erhalten, die durch Bearbeitung der Einzelteile nicht erreicht werden kann. Die Bildleitfaserbündelbuchse 9 weist an der Stirnseite eine Ringnut auf, in die ein weichelastisches Dichtmittel einbringbar ist, das zusätzlich die Einstreuung von Licht aus dem Lichtleitfaserbündel in das Bildleitfaserbündel verhindert und so eine Herabsetzung des Kontrastverhältnisses verhindert wird.
Der Zentrieradapter 3, wie in 1 und 2 gezeigt, weist an beiden Enden unterschiedlich lange Zentrierflächen 13, 39 auf, die in entsprechende Zentrierflächen 14, 15 am Sonden-Innenteil 6 und am Handgriff-Optikträger 16 eingreifen. Dadurch wird sichergestellt, dass die Sonde 2 und der Handgriff 5 lagerichtig und verdrehsicher verbunden werden können. Am Innenumfang des dem Handgriff zugewandten Endes des Zentrieradapters ist in einer umlaufenden Nut ein O-Ring 17 angeordnet, der beim Aufstecken des Zentrieradapters 3 auf den Handgriff 5 in eine korrespondierende Nut 18 am Außenumfang des distalen Endes des Optikträgers 16 eingreift, so dass der Zentrieradapter 3 auf dem Handgriff 5 gehalten wird und gegen versehentliches Abziehen gesichert wird, jedoch durch stärkeres Ziehen entfernt werden kann.
Der Handgriff 5 und die Sonde 2 werden durch die Kupplung 4 mechanisch fest verbunden. Die Kupplung 4 ist in 6 detailliert dargestellt. An dem Kupplungs-Innenstück 19 sind symmetrisch am Umfang drei Federarme 20 angeordnet, die an ihren freien Enden jeweils einen keilförmigen Rasthaken 21 aufweisen. Am Außenumfang des proximalen Endes des Kupplungs-Innenstücks 19 ist ein Außen-Gewinde 22 angeordnet, auf das die Gewindebuchse 23 mit einem Innengewinde aufgeschraubt wird. Auf das Kupplungs-Innenstück 19 ist im Bereich der Federarme 20 koaxial ein longitudinal bewegliches Kupplungs-Außenstück 24 aufsteckbar, das den Rasthaken 21 angepasste Öffnungen 25 aufweist, durch die die Rasthaken 21 nach außen vorstehen, wobei die Federarme 20 entspannt sind.
Beim Einführen der Kupplung 4 in die Sonde 2 greifen die Rasthaken 21 in eine umlaufende Nut 26 am Innenumfang des Sondengehäuses 11 ein (2). Durch die Keilform der Rasthaken 21 ist dann ein einfaches Abziehen der Sonde 2 nicht möglich.
Zum Lösen der Kupplung 4 wird das Kupplungs-Außenstücks 24 in Richtung Handgriff 5 bewegt. Dadurch gleiten die Öffnungen 25 an den schrägen Endflächen der Rasthaken 21 entlang und drücken diese radial nach innen, so dass die Rasthaken 21 bündig mit dem Außenumfang des Kupplungs-Außenstücks 24 liegen und somit die Verbindung zur Sonden-Nut 26 gelöst ist. Diese Entriegelungsbewegung entgegen der Trennrichtung ist vorteilhaft, weil ein versehentliches Lösen nicht möglich ist.
Der Handgriff 5 ist in den 3 und 4 in teilweise geschnittener Ansicht gezeigt um den inneren Aufbau zu verdeutlichen. Der Optikträger 16 hat an seinem distalen Ende eine ebene Stirnfläche 27 die als Auflageendfläche 27 für die Sonden-Auflageendfläche 12 dient (5). Im Optikträger 16 ist eine longitudinale Bohrung 28 angeordnet, in die nahe der Auflageendfläche 27 ein Planglas 36 eingesetzt ist. In der Bohrung 28 sitzt im rückwärtigen Anschluss an das Planglas 36 die Abbildungsoptik 29, die im Ausführungsbeispiel aus zwei Linsen besteht und ein Bild der Endfläche des Sonden-Bildleitfaserbündels 8, das auf der Auflageendfläche 27 eingestrahlt wird, auf einem am Ende der Bohrung 28 befindlichen Bildsensor 30 abbildet. Abbildungsoptik 29 und Bildsensor 30 bilden im gezeigten Beispiel das Abbildungssystem 40. Selbstverständlich ist es auch möglich, statt des Bildsensors 30 ein Okular zum direkten Betrachten des Bildes vorzusehen oder das Bild durch ein weiteres Bildleitfaserbündel an einen externen Bildsensor weiterzuleiten.
In einer weiteren longitudinalen Bohrung 31 in dem Optikträger 16 befindet sich eine Beleuchtungsquelle, beispielsweise mit einer Leuchtdiode 32. Die Leuchtdiode 32 ist auf einem längs beweglich gelagerten, stabförmigen Trägerelement 33 befestigt. Das Trägerelement 33 wird durch eine Feder in Richtung zu der Sonden-Lichtleitfaserbündelbuchse 7 gedrückt um eine gute Lichtübertragung zu gewährleisten. Dadurch wird auch bei einem eventuell vorhandenen Versatz zwischen den Bildübertragungs-Auflageendflächen und Lichtübertragungs-Endflächen sichergestellt, dass die Sonden-Auflageendfläche 12 präzise auf der Handgriff-Auflageendfläche 27 aufliegt. Statt der Leuchtdiode kann auch ein Lichtleitfaserbündel vorgesehen sein und gegebenenfalls aus dem Handgriff hinausgeführt und an eine externe Beleuchtungsquelle angeschlossen sein.
Die Kupplung 4 wird koaxial auf den Optikträger 16 aufgeschoben bis die Gewindebuchse 23 in das Handgriff- Vorderteil 35 eingreift und dort mittels Presspassung. Es ist jedoch auch möglich, die Gewindebuchse 23 über ein Außengewinde in ein Innengewinde am Handgriff-Vorderteil 35 zu befestigen. Das Kupplungs-Innenteil 19 ist nun zusammen mit dem Kupplungs-Außenteil 24 in der Gewindebuchse 23 drehbar und mittels des Spanngewindes 22 longitudinal bewegbar.
Ähnlich wie die Sonde 2, kann auch der Optikträger 16 komplett mit allen Komponenten bestückt werden, ehe er in ein Handgriff-Vorderteil 35 eingebaut wird.
Nach dem Aufstecken einer Sonde 2 auf die Kupplung 4, wird die Sonde 2 durch die Einsteckrastverbindung gehalten und durch Drehen am Kupplungs-Außenstück 24 kann dann die Kupplung 4 gespannt werden. Durch die Drehung im Spanngewinde 22 wird das Kupplungs-Innenteil 19 und damit auch die an den Rasthaken 21 eingehängte Sonde 2, in longitudinaler Richtung zum Handgriff 5 gezogen, bis die Sonden-Auflageendfläche 12 auf der Handgriff-Auflageendfläche 27 aufliegt. Dadurch ist die Ausrichtung des Sonden-Bildleitfaserbündels 8 auf den Fokuspunkt der Abbildungsoptik 29 gewährleistet und immer gleich, so dass eine Fokussierung nicht mehr notwendig ist.
Zusätzlich wird beim Spannen der Kupplung 4 durch das Spanngewinde 22 der Abstand A zwischen Kupplungs-Außenteil 24 und Gewindebuchse 23 so gering, dass ein Auslösen der Rasthaken-Verbindung zwischen Sonde 2 und Kupplung 4 nicht mehr möglich ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19715510 C2 [0002]

Claims

Endoskop (1) mit einem Handgriff (5) und einer daran auswechselbar anschließbaren Sonde (2), wobei in dem Handgriff (5) ein Abbildungssystem (40) mit einer Abbildungsoptik (29) und eine Beleuchtungseinrichtung (32) angeordnet sind, wobei der Handgriff (5) an seinem distalen Ende eine Kupplung (4) zum Ankoppeln der Sonde (2) aufweist und wobei die auswechselbare Sonde (2) mit einem Bildleitfaserbündel (8) und einem Lichtleitfaserbündel ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Handgriff (5) im Kupplungsbereich eine Auflageendfläche (27) aufweist, die einen festgelegten Abstand zum Abbildungssystem (40) hat, dass das Sonden-Bildleitfaserbündel (8) eine zur Handgriff-Auflageendfläche (27) planparallele Sonden-Auflageendfläche (12) aufweist, dass an der Kupplung (4) eine Spannvorrichtung zur longitudinalen Positionierung der Sonde (2) gegenüber dem Handgriff (5) angeordnet ist und dass in Spannstellung der Kupplungs-Spannvorrichtung die Sonden-Auflageendfläche (12) auf der Handgriff-Auflageendfläche (27) aufliegt.
Endoskop nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (4) eine Einsteckrastverbindung mit vorzugsweise symmetrisch angeordneten Federhaken (21) aufweist, die in eine Ringnut (26) im Sondengehäuse (11) eingreifen.
Endoskop nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung am Außenumfang des proximalen Endes der Kupplung (4) ein Spanngewinde (22) aufweist, das in eine mit dem Handgriff-Gehäuse (34) verbundene Gewindebuchse (23) eingreift.
Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Sonde (2) und Handgriff (5) ein einsetzbarer Zentrieradapter (3) zur verdrehsicheren Ausrichtung der Sonde (2) gegenüber dem Handgriff (5) vorgesehen ist.
Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung (32) im Handgriff longitudinal beweglich gelagert ist und durch eine Feder in Kontakt mit dem Sonden-Lichtleitfaserbündel gehalten wird.
Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonde (2) eine Bildleitfaserbündelbuchse (9) zur Aufnahme des proximalen Endes des Sonden-Bildleitfaserbündels (8) aufweist und das proximale Ende der Bildleitfaserbündelbuchse (9) planparallel zur Auflageendfläche (12) des Sonden-Bildleitfaserbündels (8) liegt.
Endoskop nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Handgriff-Abbildungssystem (40), in einem festgelegten Abstand zur Handgriff-Abbildungsoptik (29), einen Bildempfänger (30) aufweist, beispielsweise ein CCD oder CMOS-Bildsensor.
Endoskop nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in Spannstellung der Kupplungs-Spannvorrichtung der Abstand (A) zwischen Kupplungs-Außenteil (24) und Gewindebuchse (23) geringer ist als der Auslöseweg der Einsteck-Rastverbindung.